Nuovi sviluppi della citogenetica medica in pediatria Prof. Graziano Pescia APSI Lugano, 5 dicembre 2002 5 dicembre 2002
Prologo Genoma e cromosomi Le anomalie citogenetiche costituzionali tipi, origine e meccanismi 5 dicembre 2002.
6pg d ADN 170 cm 24 molecole 3 Miliardi di pb 46 Mila geni 3% 97% Junk DNA (robaccia) 15% ripetitivo
L ADN : 23 chromosomi, 31 400 geni loc, 3 000 Mb % ADN/cromosoma (HHG) 8,0 7,8 6,5 6,2 5,9 3 000 No di geni/cromosoma 5,6 5,2 4,7 4,4 4,4 4,4 4,4 5,0 1 500 3,5 3,3 3,2 3,0 2,8 2,6 2,0 2,2 1,5 1,7 1,8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X Y 5 dicembre 2002
Anomalie citogenetiche N = 9 060 Numeriche Aneuploidie Trisomie Monosomie Mosaico Funzionali UPD Imprinting Strutturali Traslocazioni Inversioni Duplicazioni (Micro) Delezioni (Micro) Telomeriche Del-Dup-UPD-Siti fragili N = 2 336
Origine delle Anomalie Citogenetiche (%) Totale Errori 8 (Meiosi I>II) 89 97 meiotici Errori mitotici (Mosaico, UPD) 3 Totale 100 5 dicembre 2002
LA MEIOSI (>95%) MI Non-disgiunzione MII Non-disgiunzione
% di cellule trisomiche Mosaico 1 0.8 0.6 0.4 0.2 1 Zigote Trisomico 15/16 31/32 63/64 3/4 1/2 3 5 7 Anaphase lag 2 3 3 3
Disomia uniparentale = UPD P % di cellule trisomiche P M 1 0.8 0.6 0.4 0.2 1 3 5 P P P P Trisomia M P Rescue P P M P 7 Disomia uniparentale paterna
L imprinting (meiosi) Metilazione della citosina inattivazione del gene CH 3 CH 3 CH 3 La noda
G2 M CDK Cyclines S G1 MITOSI Check point 1 Ok dimensioni cellula Ok integrità ADN! Check point 2 Ok replicazione ADN Ok dimensioni cellula Correttura errori Check point 3 Centromeri-Fuso 5 dicembre 2002
Check point 2 Correttura errori rep Replicazione anomalie strutturali Errori Check point 3 Centromeri-Fuso! Ripartizione anomalie numeriche Malformazioni Tumori 5 dicembre 2002
Atto primo Delitto e castigo Conseguenze feto-placenta-neonatoneonato Dati epidemiologici : gameti, zigoti e via dicendo 5 dicembre 2002.
Conseguenze pediatriche degli squilibri costituzionali Mortalità RCIU Malformazioni Handicap mentale Dismorfismo Morbidità 5 dicembre 2002
Malformazioni congenite Deaths in full-term neonates 48% Pediatric intensive care admissions 39% Pediatric hospital admissions 21% Am J Hum Gent, 63, 1153, 1998 5 dicembre 2002
Handicap mentale : 2-3% di cui 15% con anomalia cromosomica >3-4 Mb Delezioni interstiziali + 10% <3-4 Mb Delezioni telomeriche Totale 25% 5 dicembre 2002
Frequenza delle anomalie cromosomiche Ovociti 25% Persone handicappate 25% Zigoti >30% Spermatozoi 2% Coppie sterili 5-10% Aborti spontanei >50% Neonati <0.3%
140000 124 000 CONCEPIMENTI 2001 L Odyssea della specie CH : 74 000 nascite 100000 60000 20000 28 000 50 000 ABORTI 27 600 74 000 NASCITE 400 cromosomi 40 20 0 5 dicembre 2002
Aneuploidie Trisomie Monosomie Rilevanza pediatrica 8 9 13 18 21 X Y 1 a 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X Y X Y Embrione feto
Atto secondo Le novità FISH & Chips e pot pourri Metodologia 5 dicembre 2002.
Cariotipo con bandeggio G (500 bande) : 47,XY, Trisomia 21 libera Risoluzione 3-4 Mb Corrispondente a 20 geni Génétique médicale
Le novità in citogenetica umana FISH CGH SKY 5 dicembre 2002
La legge di complementarità T-A G-C G-C T-A A-T C-G G-C T-A A-T Legami C-G G-C T-A A-T C G T A G C A T T A T-A Legami idrogeno T-A A-T C-G G-C T-A covalenti T-A G-C G-C T-A A-T C-G G-C T-A A-T A-T C-G 5 dicembre 2002
Principio della FISH 1. Denaturazione termica In Situ A T G T G A T A C A C A T A C A C A T G T G * * * * * 2. Ibridazione T A T G T G A A T G T G * * * * * A T G T G * * * * * A T G T G * * * * * Sonde 3. Osservazione con Fluorescenza
FISH interfasica Trisomia 21 Mosaico Sperma Cancro vescica HER-2 Cancro al seno
Tipi di FISH metaphasica Locus Painting Centromero Telomeri 5 dicembre 2002
Varietà di FISH metafasica 1 2 3 4 5 Locus Painting 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Telomerica 19 20 21 22 X Y 5 12 2002
Cariotipo spettrale 24 colori SKY
Comparative Genomic Hybridization Ibridazione con ADN del paziente solo Ibridazione con ADN normale solo Metafasi Normale Miscuglio paziente + normale
Atto terzo Sindromi da Microdelezioni SRS SMS DGS 5 dicembre 2002.
«Nuove» anomalie cromosomiche Strutturali µdel interstiziali µdel telomeriche Funzionali : UPD 5 dicembre 2002
Sindrome di Williams (1962), OMIM #194050»Facies d'elfo» Cardiopatia congenita (SASV) Ritardo mentale/psicomotorio (QI 55-60) Sensibilità rumori, musica Grande sociabilità > 99% des casi : delezione 7q11 Frequenza : 1/15 000 Rischio : 50% (figli, Am J Med Genet 1993 47,468-70), 1% (fratelli-sorelle) 5 dicembre 2002
FISH metafasica (delezione 7q11) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X Y 5 dicembre 2002
Sindrome di Smith-Magenis (1962), OMIM # 182290 Dismorfia non specifica Mani corte/brachidattilia Ritardo mentale/psicomotorio (QI 55-60) Fenotipo comportamentale (polyembolokoïamanie) Disturbi del sonno > 99% des casi : delezione 17p11.2 Frequenza : 1/25 000 5 dicembre 2002
Sindrome di Smith Magenis Génétique médicale delezione 17p11.2 5 dicembre 2002
Sindrome di DiGeorge (1968), OMIM #188400 Shprintzen, Velo-Cardio-Facciale, CATCH 22 Cardiopatia congenita (80%) Disturbi del linguaggio Immunodeficienza (80%) Ipocalcemia (16-60) Dismorfia (eterogeneità +++) Psicosi > 99% des casi : delezione 22q11.2 Frequenza : 1/3 000
FISH locus-specifica (delezione 22q11) Génétique médicale 22q11 deleta 22q11 normale
Microdelezioni Interstiziali Subtelomeriche 1 2 4 6 7 9 11 12 13 14 15 16 20 21 22 7 Williams 8 Trico Rino Falangeale 11 Beckwith 13 Retinoblastoma 15 PWA S 16 Rubinstein Taybi 17 Miller Dicker 20 Alagille 22 DiGeorge 1 1p36 14 q32.3 1 2 4 6 7 9 11 12 13 14 15 16 20 21 22
Atto quarto Tradimento a Mendel Disomia uniparentale Imprinting SRS, PWAS 5 dicembre 2002.
Anomalie cromosomiche funzionali UPD : Fenotipo Mosaico Placenta ± Feto Imprinting Materno Paterno Eccezioni alle leggi di Mendel 5 dicembre 2002
Sindrome di Russel-Silver (1954), OMIM # 180860 Dismorfia Faccia triangolare Bassa statura/nanismo Asimmetria corporea/emitrofia Ritardo della crescita intrauterina Età ossea ritardata Clinodattilia del quinto dito < 10% des casi : UPD7mat Frequenza : > 150 casi pubblicati 5 dicembre 2002
"La Monstrua" vestida "La Monstrua" desnuda CARREÑO DE MIRANDA, Juan (1614-1685) Eugenia Martínez Vallejo
Sindrome di Prader Willi (1956), OMIM #176270 Ipotonia ++/Dismorfia Ritardo psicomotorio /mentale Obesità generalizzata Mani e piedi piccoli Pubertà ritardata/ipogonadismo Frequenza : 1/10 000 Delezione PAT 15q11-q13 pat >70% UPDmat 25% Anomalie dell imprinting 5%
Sindrome di Angelman (1965), OMIM #105830 Ipotonia Microcefalia EEG anomalo - Convulsioni epilessia Ritardo mentale grave Assenza del linguaggio Delezione MAT 15q11-q13 mat > 70% UPDpat 5% Anomalie imprinting 10% UBE3A Frequenza : 1/12 000
t t t 4 2 PW PW A Lancet, II/1991, 638 5 dicembre 2002
L imprinting PWS AS PWS PWS AS AS PWS La noda AS La noda
PWS AS PWS Delezione paterna PWS AS PW PWS AS AS
PWS AS PWS Delezione materna PWS AS PWS SA AS AS
Trisomia 15 d origine materna Rescue UPDmat Prader Willi Normale
Trisomia 15 d origine paterna Rescue UPDpat Angelmann Normal
UPD Paterna Materna 1 2 4 6 7 9 11 12 13 14 15 16 20 21 22 Fenotipo 6 Transient Neonatal DM Silvr Russel S 7 11 BWS 14 RCIU non spec. RCIU non spec 14 15 PWS AS 15 RCIU Non-spec 16 1 2 4 6 7 9 11 12 13 14 15 16 20 21 22
Oltre al quadro clinico e alle analisi genetiche la diagnosi delle Sindromi da UPD può richiedere la dimostrazione formale del contributo genetico di uno solo genitore. Epilogo.
Novità: Zusammenfassung Tecniche Ibridazioni molecolari ELSI Cliniche «Nuove»sindromi FISH, SKY, CGH µdel, UPD, Impronta
Il trionfo dei geni Dismorfia+RM SI Cariotipo? NO Dismorfia sola 5 dicembre 2002
J espère que vous me saurez gré non tant pour les choses que je vous ai dites, mais plutôt pour celles que j ai volontairement omises afin de vous laisser le plaisir de les découvrir ou, mieux, de les inventer vous-mêmes. René Descartes Fine galacidalacidesoxyribonucleicacid Grazie Merci.
Anomalie Citogenetiche Costituzionali UPD SITI FRAGILI 259 DELEZIONI DUPLICAZIONI 2077 TOTALE ANOMALIE 9060 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X Y DS Borgaonkar, 8 th Ed, 1997 5 dicembre 2002
Normale Traslocazione Pachitene PWS 5 dicembre 2002
«Le dernier cri» : la CGH ADN paziente ADN normale Metafasi Normale Rosso vincente Trisomia Verde vincente Monosomia
Anomalie Citogenetiche Costituzionali UPD SITI FRAGILI 259 DELEZIONI DUPLICAZIONI 2077 INVERSIONI TRASLOCAZIONI 5403 TOTALE ANOMALIE 9060 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X Y DS Borgaonkar, 8 th Ed, 1997 5 dicembre 2002
Inizio Meiosi Stop Meiosi Folliculi Ripresa Meiosi GP2 FŒTUS Mitosi NASCITA PUBERTA Fine Meiosi Mitosi Stop Mitosi Inizio Meiosi
T(9;11)
Sindrome di Beckwith-Wiedemann (1954), OMIM # 130650 Onfalocele Macroglossia Gigantismo Organomegalia Tumori embrionali Ipoglicemeia neonatale < 20% des casi : patupd11 Frequenza : > 1/10 000 5 dicembre 2002
Diagnosi Sindrome di Beckwith-Wiedemann Génétique médicale patupd11 5 dicembre 2002
Pachitene PWS DelPWS 5 dicembre 2002
LA MITOSE Mosaïcisme : 2 mécanismes 3% Zygote Trisomique Zygote Disomique Anaphase lag Non-disjonction 3 2 3 2 2 3 3 2 1 3
L ADN frammentato : % genoma aploide/cromosoma 30 Mb et 31 400 geni No di geni per cromosoma 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X Y
6pg d ADN 170 cm 24 molecole 3 Miliardi di pb 46 Mila geni 3% 97% Junk DNA (robaccia) 15% ripetitivo
Anomalie citogenetiche N = 9 060 Numeriche Aneuploidie Trisomie Monosomie Mosaico Funzionali UPD Imprinting Strutturali Traslocazioni Inversioni Duplicazioni (Micro) Delezioni (Micro) Telomeriche Del-Dup-UPD-Siti fragili N = 2 336
Origine delle Anomalie Citogenetiche (%) Totale Errori 8 (Meiosi I>II) 89 97 meiotici Errori mitotici (Mosaico, UPD) 3 Totale 100 5 dicembre 2002
L imprinting (meiosi) Metilazione della citosina inattivazione del gene CH 3 CH 3 CH 3 La noda
G2 M CDK Cyclines S G1 MITOSI Check point 1 Ok dimensioni cellula Ok integrità ADN! Check point 2 Ok replicazione ADN Ok dimensioni cellula Correttura errori Check point 3 Centromeri-Fuso 5 dicembre 2002
Check point 2 Correttura errori rep Replicazione anomalie strutturali Errori Check point 3 Centromeri-Fuso! Ripartizione anomalie numeriche Malformazioni Tumori 5 dicembre 2002
Conseguenze pediatriche degli squilibri costituzionali Mortalità RCIU Malformazioni Handicap mentale Dismorfismo Morbidità 5 dicembre 2002
Malformazioni congenite Deaths in full-term neonates 48% Pediatric intensive care admissions 39% Pediatric hospital admissions 21% Am J Hum Gent, 63, 1153, 1998 5 dicembre 2002
Handicap mentale : 2-3% di cui 15% con anomalia cromosomica >3-4 Mb Delezioni interstiziali + 10% <3-4 Mb Delezioni telomeriche Totale 25% 5 dicembre 2002
Frequenza delle anomalie cromosomiche Ovociti 25% Persone handicappate 25% Zigoti >30% Spermatozoi 2% Coppie sterili 5-10% Aborti spontanei >50% Neonati <0.3%
140000 124 000 CONCEPIMENTI 2001 L Odyssea della specie CH : 74 000 nascite 100000 60000 20000 28 000 50 000 ABORTI 27 600 74 000 NASCITE 400 cromosomi 40 20 0 5 dicembre 2002
Aneuploidie Trisomie Monosomie Rilevanza pediatrica 8 9 13 18 21 X Y 1 a 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X Y X Y Embrione feto
Le novità in citogenetica umana FISH CGH SKY 5 dicembre 2002
La legge di complementarità T-A G-C G-C T-A A-T C-G G-C T-A A-T Legami C-G G-C T-A A-T C G T A G C A T T A T-A Legami idrogeno T-A A-T C-G G-C T-A covalenti T-A G-C G-C T-A A-T C-G G-C T-A A-T A-T C-G 5 dicembre 2002
FISH interfasica Trisomia 21 Mosaico Sperma Cancro vescica HER-2 Cancro al seno
Cariotipo spettrale 24 colori SKY
Comparative Genomic Hybridization Ibridazione con ADN del paziente solo Ibridazione con ADN normale solo Metafasi Normale Miscuglio paziente + normale
Atto terzo Sindromi da Microdelezioni SRS SMS DGS 5 dicembre 2002.
«Nuove» anomalie cromosomiche Strutturali µdel interstiziali µdel telomeriche Funzionali : UPD 5 dicembre 2002
Microdelezioni Interstiziali Subtelomeriche 1 2 4 6 7 9 11 12 13 14 15 16 20 21 22 7 Williams 8 Trico Rino Falangeale 11 Beckwith 13 Retinoblastoma 15 PWA S 16 Rubinstein Taybi 17 Miller Dicker 20 Alagille 22 DiGeorge 1 1p36 14 q32.3 1 2 4 6 7 9 11 12 13 14 15 16 20 21 22
Atto quarto Tradimento a Mendel Disomia uniparentale Imprinting SRS, PWAS 5 dicembre 2002.
UPD Paterna Materna 1 2 4 6 7 9 11 12 13 14 15 16 20 21 22 Fenotipo 6 Transient Neonatal DM Silvr Russel S 7 11 BWS 14 RCIU non spec. RCIU non spec 14 15 PWS AS 15 RCIU Non-spec 16 1 2 4 6 7 9 11 12 13 14 15 16 20 21 22
Novità: Zusammenfassung Tecniche Ibridazioni molecolari ELSI Cliniche «Nuove»sindromi FISH, SKY, CGH µdel, UPD, Impronta
J espère que vous me saurez gré non tant pour les choses que je vous ai dites, mais plutôt pour celles que j ai volontairement omises afin de vous laisser le plaisir de les découvrir ou, mieux, de les inventer vous-mêmes. René Descartes Fine galacidalacidesoxyribonucleicacid Grazie Merci.